C Y= opyright OO = Original or opy
5. 1/ Tiêu chuẩn ATSC.
ATSC là tiêu chuẩn phát sóng đã đợc thiết kế và chấp nhận bởi ủy ban truyền thông liên bang Mỹ (FCC) vào tháng 6 năm 1996 nh là tiêu chuẩn truyền hình số để triển khai ở Mỹ. Chuẩn này chỉ xác định nội dung dòng bit, dòng truyền và truyền số trong kênh RF 6 MHz, không xác định quá trình sản xuất hiển thị và tiêu chuẩn giao diện cho ngời sử dụng. Các yêu cầu chính đợc đặt ra khi thiết kế chuẩn ATSC là:
• Hệ thống phải tái tạo lại đợc vùng phủ sóng của một hệ thống NTSC tơng tự.
• Chuẩn phải tơng đối ổn định và cho phép nhanh chóng tung ra thị trờng.
• Tốc độ truyền tải dữ liệu cần phải lớn nhất có thể.
• Khả năng truyền dữ liệu cho phép phát sóng HDTV trên kênh 6 MHz.
• Việc đáp ứng các yêu cầu thu trong các điều kiện khó khăn sẽ đợc thực hiện thông qua việc thiết kế máy thu tinh xảo với các mạch điều chỉnh cân bằng đáp tuyến kênh.
Các dịch vụ số đã đợc đa vào kể từ tháng 10 năm 1998 và hiện nay hơn 50% dân số ở 120 thành phố của Mỹ đã có thể thu đợc truyền hình số. Các nớc Argentina, Canada, Nam Triều Tiên, Đài Loan đã thông báo là chấp nhận tiêu chuẩn ATSC cho dịch vụ truyền hình số mặt đất. Tiêu chuẩn ATSC có khả năng hỗ trợ cho audio, video chất l- ợng cao và các số liệu phụ trong cả hai chế độ truyền hình tiêu chuẩn SDTV và truyền hình có độ phân giải cao HDTV với việc sử dụng phơng thức điều chế VSB ( Vestigial Side Band).
Các đặc trng chính của tiêu chuẩn ATSC đợc tổng hợp qua bảng sau:
Bảng 5.1 : Các đặc trng chính của tiêu chuẩn ATSC. Cấu trúc hệ thống truyền dẫn ATSC đợc chia thành 5 hệ thống con:
• Mã hoá nén audio,video nguồn.
• Các dịch vụ dữ liệu phụ.
• Ghép kênh và truyền các chơng trình.
• Truyền dẫn phát sóng RF.
Thông số Đặc trng
Video Định dạng quét ảnh, nén MPEG-2 từ MP@ML đến HP@ML
Audio Dolby AC-3 surround
Dữ liệu phụ Dịch vụ phụ(hớng dẫn chơng trình thông tin hệ thống, V-chip,truyền dữ liệu đến máy tính)
Truyền Gói dữ liệu. Đa chơng trình.Thủ tục truyền MPEG-2.
RF 8-VSB cho phát sóng
• Máy thu.
Đặc trng hệ thống video.
ATSC có thể làm việc với nhiều định dạng tín hiệu video khác nhau:
• Quét liên tục hoặc xen kẽ
• Định dạng 640*480, 1920*1080, 1280*720...
• Cho phép chuyển đổi từ định dạng này sang định dạng khác.
Sơ đồ nén video dựa trên cơ sở cú pháp MP của tiêu chuẩn nén video MPEG-2. Hệ thống làm việc đợc với hầu hết các chơng trình nguồn dới nhiều định dạng thành phần tơng tự khác nhau(R G B, Y CR CB). Số hoá tín hiệu tơng tự video thành phần đợc thực hiện với tần số lấy mẫu 13,5 MHz (SDTV) và 75 MHz (HDTV).
Đặc trng hệ thống audio.
Là một phần trong hệ thống AC-3 do Dolby Labs phát triển. Tập hợp các loại dịch vụ audio chính của ATSC bao gồm:
Thiết kế ATSC Loại dịch vụ Số kênh Tốc độ bit(Kbps)
CM(chính toàn bộ) Chính 1 – 5+1 64 - 384
ME(nhạc, kĩ xảo) Chính 1 – 5+1 64 - 384
VI(suy giảm video) Liên quan 1 128
HI(suy giảm audio) Liên quan 1 128
D(đối thoại) Liên quan 1 128
C(bình luận) Liên quan 1 128
E(khẩn cấp) Liên quan 1 128
VO(kết thúc âm thanh) Liên quan 1 128
Các đặc trng quan trọng nhất của dòng audio AC-3 trong hệ thống ATSC có thể khái quát nh sau:
• Lấy mẫu 48 KHz, mã hoá 16 ữ 24 bit.
• Mức nhiễu: cắt dới 95 dB.
• Tốc độ bit cực đại 384Kbps cho một dịch vụ audio chính, 128 Kbps cho một dịch vụ audio liên quan.
• Liên hoạt giữa máy phát video dùng đĩa laser và định dạng DVD.
Dịch vụ dữ liệu phụ.
Bao gồm các loại dịch vụ sau:
• Dịch vụ chữ viết: tiêu đề chơng trình, điện khẩn...
• Thông tin hớng dẫn chơng trình, nội dung chơng trình,điện khẩn...
• Thông tin điều khiển hệ thống, cho phép liên hoạt với các loại dịch vụ truyền hình qua cáp, vệ tinh, MMDS, SMATV...
• Dịch vụ phụ cho tơng lai.
Ghép kênh chơng trình và hệ thống truyền.
Sử dụng việc đóng gói dòng truyền tải với độ dài cố định dựa trên tiêu chuẩn MPEG- 2. Hệ thống cho phép thực hiện truyền các dịch vụ mới, từ phân phối mềm máy tính đến việc truyền hình ảnh có chất lợng cao đến máy tính.
Mode truy cập bằng phơng pháp xáo trộn gói dữ liệu đợc đa vào dòng truyền với số bit đợc xác định trong header gói. Cú pháp dòng truyền hỗ trợ chức năng mã hoá chính và giải xáo trộn đợc dùng cho các dòng chơng trình hoặc các dòng cơ bản. Đầu ra hệ thống truyền là một dòng truyền liên tục với tốc độ bit cố định 19.39 Mbps (dùng cho phát sóng quảng bá mặt đất 8 VSB) và 38.8 Mbps (đối với phân phối bằng cáp và phát sóng 16 VSB)
5.2 / Tiêu chuẩn DVB.
Tiêu chuẩn DVB đã đợc chấp thuận bởi Viện các tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu ETSI (European Telecommunications Standards Institute) vào tháng 2 năm 1997, nó có khả năng hỗ trợ cho cả hai chế độ SDTV và HDTV. Cho tới nay, dự án DVB tập hợp tới hơn 200 tổ chức từ trên 25 quốc gia trên toàn thế giới và đợc sử dụng rộng rãi nhất trong các tiêu chuẩn phát sóng truyền hình số. Hệ thống truyền hình số theo chuẩn này phát triển các đặc trng truyền dẫn tín hiệu số có nén MPEG-2 qua cáp, vệ tinh và phát sóng trên mặt đất. DVB là một hệ thống có cấu trúc mở, có tính liên hoạt đầy đủ và có cấu trúc tổng quát nh sau:
Hình 5.1 : Mô hình hệ thống truyền dẫn DVB.
Giải pháp kĩ thuật chung trong các phơng tiện truyền dẫn của hệ thống DVB bao gồm:
• Hệ thống đợc thiết kế để truyền tải linh động các dòng MPEG-2 video,audio và số liệu. Ghép kênh chương trình Truyền đa chương trình Truyền đa chương trình Truyền đa chương trình Mã hoá đầu cuối cáp Mã hoá kênh Mã hoá kênh Điều chế COFDM Điều chế QPSK Điều chế QAM Ghép kênh PS vàTS PS1 PS2 PSn
Truy cập có điều kiện
Đến mạng cáp Đến vệ tinh Đến máy phát mặt đất
• Sử dụng chung ghép kênh dòng truyền tải MPEG-2.
• Có chung thông tin phục vụ của hệ thống, chỉ dẫn chi tiết các chơng trình.
• Hệ thống điều chế và mã hoá kênh phải tơng thích với các phơng tiện khác nhau.
• Có thể có thêm các hệ thống xáo trộn và truy cập có điều kiện.
Để truy cập các dịch vụ số ngời sử dụng dịch vụ cần có thêm một bộ giải mã nối với máy thu hình thông thờng. Đó là set-top-box hoặc bộ giải mã máy thu tích hợp IRD(Intergrated Receiver Decoder).
Hình 5.2 : Sơ đồ khối máy thu dịch vụ DVB.
• DVB-S / ETS 300 421, Dec. 1994: hệ thống truyền dẫn số qua vệ tinh, sử dụng băng tần 11/12 GHz, điều chế số QPSK. Tốc độ dữ liệu cực đại từ lớp truyền MPEG-2 là 38.1 Mbps.
• DVB-C / ETS 300 429, Dec. 1994: hệ thống phân phối qua cáp, tơng thích với DVB-S. Sử dụng điều chế số 64 QAM, độ rộng kênh 7ữ8 MHz, tốc độ dữ liệu cực đại từ lớp truyền MPEG-2 là 38.1 Mbps.
• DVB-CS / ETS 300 473, Dec.1994: hệ thống truyền qua cáp cục bộ để phân phối đến từng nhà cao tầng, nó còn đợc gọi là hệ thống SMATV(Satellite Master Antenna TeleVision). Chuẩn này đợc thích nghi từ DVB-S và DVB-C dùng cho cài đặt anten theo khu vực.
• DVB-SI / ETS 300 468, Oct. 1995: hệ thống thông tin dịch vụ dùng cho việc tự thiết lập cấu hình của bộ giải mã DVB và giúp ngời sử dụng dịch vụ điều hớng dòng bit của DVB.
• DVB-TXT / ETS 300 472, May, 1995: hệ thống truyền teletext trong dòng bit DVB.
• DVB-CI(Common Interface): hệ thống giao diện chung cho truy cập có điều kiện và các ứng dụng khác của DVB.
• DVB-T / ETS 300 7XX: hệ thống phát sóng số mặt đất, sử dụng độ rộng kênh 7ữ8 MHz. Tốc độ dữ liệu cực đại từ lớp truyền MPEG-2 là 24 Mbps, điều chế số COFDM.
• DVB Common Scrambling Algorithm: sắp xếp một cách đặc bịêt tạo ra sự liên quan trong các hệ thống xáo trộn chung, điều khiển truy cập với dịch vụ Pay- TV.
Ngoài ra còn có các chuẩn cho hệ thống phân phối dịch vụ số đa điểm(Digital Multipoint Distribution System) sử dụng sóng viba để phâp phối trực tiếp ngời xem tại các hộ gia đình:
• DVB-MC: sử dụng sóng viba tần số dới 10 GHz, nền tảng của nó dựa trên hệ thống phân phối qua cáp DVB-C.
• DVB-MS: sử dụng sóng viba tần số trên 10 GHz, nền tảng của nó dựa trên hệ thống phân phối qua vệ tinh DVB-S.
Đặc trng hệ thống video.
• Mã hoá video theo chuẩn ISO/IEC 13818-2.
• Tần số mành 25 Hz (ETSI khuyến cáo cho Châu Âu) và có thể có tần số mành khác nhng không phổ biến.
• Định dạng hiển thị 4:3 ; 16:9 hoặc 2,21:1 (không phổ biến). IRD phải có bộ chỉnh tỉ lệ hiển thị để cho phép màn hiển thị 4:3 có thể hiển thị đợc khung hình 16:9.
• IRD phải có chế độ hiển thị toàn màn hình 720*576 điểm ảnh hoặc 704*576 điểm ảnh.
• IRD phải cung cấp chuyển đổi thích ứng để cho phép hiển thị toàn màn hình
ảnh mã hoá 544x576, 480x576, 352x576 và 352x288 điểm ảnh.
• Cứ 500ms ít nhất phải có một lần giải mã ảnh I .
Đặc trng hệ thống audio.
• Mã hoá tín hiệu audio theo tiêu chuẩn ISO/IEC 13818-3 hoặc ISO/IEC11172-3 Layer-I hoặc Layer-II (khuyến nghị).
• Các chế độ mã hoá:
− MPEG-1 đơn kênh, kênh kết hợp, stereo kết hợp, stereo. − MPEG-2 đa kênh.
• Tần số lấy mẫu 32KHz, 44,1 KHz, 48 KHz hay có thể tuỳ chọn 16 KHz, 22,05 KHz, 24 KHz.
Ghép kênh chơng trình và hệ thống truyền.
• Ghép kênh theo tiêu chuẩn ISO/IEC 13818-1. Dòng dữ liệu sau ghép kênh là dòng truyền tải MPEG-2.
• Thông tin dich vụ dựa trên thông tin đặc tả chơng trình MPEG-2.
• Không hỗ trợ dòng chơng trình(PS).
• Dòng truyền tải có thể đợc mã hoá bảo vệ chống lỗi kênh truyền với mã hoá R- S(Reed-Solomon)